(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受の予圧を高速フーリエ変換を用いて判定する軸受の予圧判定方法において、
前記軸受は回転軸を支持する第１，第２軸受を含み、前記第１，第２軸受の振動が伝達可能な、前記第１軸受の近傍及び前記第２軸受の近傍に配置された第１，第２加速度センサからの各回転振動情報に対して高速フーリエ変換を行った後、各周波数応答関数に変換し、
得られた各周波数応答関数の実数部の絶対値の大きさと、実数部と虚数部とを含めた周波数応答関数の絶対値の大きさとの合算比を演算し、
演算された合算比から、前記軸受の軸受ころの固有角振動数を算出し、
算出された軸受ころの固有角振動数から軸受の予圧を推定し、
推定された予圧が予め定められた規定範囲内にあるかどうかを判定することを特徴とする軸受の予圧判定方法。
【請求項２】
前記軸受がデフ軸受であることを特徴とする請求項１に記載の軸受の予圧判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組付けされた軸受の予圧をＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を用いて判定する軸受の予圧判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては特許文献１に記載するようなものがあった。
これは、軸受に対し外部から加振機で振動を与え、その振動を軸受の内、外輪側で加速度センサにより計測した後、ＦＦＴにより解析し算出される共振周波数（固有振動数）から、その軸受の予圧を判定するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０７４７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、自動車のデフ（ディファレンシャル）軸受等の軸受におけるように、大きな予圧がその軸受の組付けに与えられる場合には、軸受のばね剛性が上がって固有振動の振幅が極めて小さくなる。したがって、軸受の振動測定による固有振動数の算出は、軸受の組付けに大きな予圧が必要な環境下ではノイズ成分の影響を受けて難しくなる。このため、固有振動数から軸受の予圧を判定するという従来技術によっては、上記デフ軸受等の軸受の予圧の判定（予圧が予圧規格等の予め定められた規定範囲内にあるかどうかの判定）は困難である。
【０００５】
本発明の課題は、デフ軸受等の軸受の組付けにおけるような大きな軸受の予圧に対しても容易にその判定が可能な軸受の予圧判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、軸受の予圧を高速フーリエ変換を用いて判定する軸受の予圧判定方法において、前記軸受は回転軸を支持する第１，第２軸受を含み、前記第１，第２軸受の振動が伝達可能な、前記第１軸受の近傍及び前記第２軸受の近傍に配置された第１，第２加速度センサからの各回転振動情報に対して高速フーリエ変換を行った後、各周波数応答関数に変換し、得られた各周波数応答関数の実数部の絶対値の大きさと、実数部と虚数部とを含めた周波数応答関数の絶対値の大きさとの合算比を演算し、演算された合算比から、前記軸受の軸受ころの固有角振動数を算出し、算出された軸受ころの固有角振動数から軸受の予圧を推定し、推定された予圧が予め定められた規定範囲内にあるかどうかを判定することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記軸受がデフ軸受であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加速度センサからの各回転振動情報に対して高速フーリエ変換を行い周波数応答関数に変換した後において、各周波数応答関数の実数部の絶対値の大きさと、実数部と虚数部とを含めた周波数応答関数の絶対値の大きさとの合算比を演算する。そして、この合算比による軸受ころの固有角振動数に基づいて軸受の予圧判定をするので、同予圧判定をノイズ成分の影響を抑えて行うことができる。したがって、デフ軸受等の軸受の組付けにおけるような大きな軸受の予圧についても容易にその予圧を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による軸受の予圧判定方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】同上本発明方法が適用される設備構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】図２中の第１，第２加速度センサからの各回転振動情報をＦＦＴにかけて得られた信号波形図である。
【図４】図３に示すＦＦＴ出力信号を変換して求められた各周波数応答関数の実数部の大きさＧnR（ω）と、実数部と虚数部とを含めた周波数応答関数の大きさＧn（ω）とを直交座標系に例示した図である。
【図５】同上各周波数応答関数の実数部の大きさと、実数部と虚数部とを含めた周波数応答関数の大きさとの合算比 f（ω）による軸受ころの固有角振動数Ωの算出を説明するためのグラフである。
【図６】同上固有角振動数に基づく軸受の予圧判定を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１のフローチャートに示す本実施形態による軸受の予圧判定方法は、例えば図２に示す設備構成を用いて実行される。
図２において１ａ，１ｂは、その組付けに比較的大きな予圧が与えられるデフ軸受等の軸受１に備わる第１，第２軸受であり、回転軸２を支持している。
加速度センサ１１は、上記軸受１の回転振動情報（加速度：速度変化率）を計測するセンサであり、複数個、図示例では２つの加速度センサ１１ａ，１１ｂが異なる箇所に配置されている。ここでは、第１加速度センサ１１ａが第１軸受１ａの近傍に、第２加速度センサ１１ｂが第２軸受１ｂの近傍に各々配置されている。
第１，第２加速度センサ１１ａ，１１ｂは、各々高速フーリエ変換回路（以下、ＦＦＴと略記する）１２に接続され、また、このＦＦＴ１２は解析装置１３に接続されている。  
【００１０】
本実施形態による軸受の予圧判定方法は、図１に示すように、まずステップ１０１において、第１，第２加速度センサ１１ａ，１１ｂからの各回転振動情報をＦＦＴ１２にかける（回転振動情報に対して高速フーリエ変換を行う）。
図３（ａ）に第１加速度センサ１１ａからの回転振動情報の高速フーリエ変換後の信号波形の一例を、図３（ｂ）に第２加速度センサ１１ｂからの回転振動情報の高速フーリエ変換後の信号波形の一例を示す。
第１，第２加速度センサ１１ａ，１１ｂからの各回転振動情報は、予圧が付与され、支持する回転軸２が回転されている状態における軸受１（第１，第２軸受１ａ，１ｂ）の回転振動情報、具体的には加速度信号である。
【００１１】
次にステップ１０２では、各加速度信号に対する高速フーリエ変換後の信号（ＦＦＴ１２の出力信号）を各々周波数応答関数Ｇ（ω）に変換する。
いま、ＦＦＴ出力信号に対する角振動数ωでの周波数応答関数の大きさ（実数部と虚数部とを含めた絶対値の大きさ）をＧn（ω）とし、また、ＦＦＴ出力信号に対する角振動数ωでの周波数応答関数の実数部の絶対値の大きさをＧnR（ω）とする（図４参照）。
ここで、n は加速度センサ１１の番号に由来する数値である。したがって本実施形態では、第１加速度センサ１１ａに由来するＧn（ω）、ＧnR（ω）はＧ1（ω）、Ｇ1R（ω）となり、第２加速度センサ１１ｂに由来するＧn（ω）、ＧnR（ω）はＧ2（ω）、Ｇ2R（ω）となる。
【００１２】
ステップ１０３では、第１，第２加速度センサ１１ａ，１１ｂに由来する（各加速度信号に係る）周波数応答関数Ｇ（ω）の実数部の絶対値の大きさＧnR（ω）と、同じく周波数応答関数Ｇ（ω）の実数部と虚数部とを含めた周波数応答関数の絶対値の大きさＧn（ω）との合算比 f（ω）（＝Σ｜ＧnR（ω）｜／Σ｜Ｇn（ω）｜）を演算する。
なお、図４から分かるように、固有角振動数Ω付近では、ＧnR（ω）が０に近づくため f（ω）も０に近づく。つまり、f（ω）≒０の角振動数ωが固有角振動数Ωとなる。
【００１３】
次にステップ１０４では、上記合算比 f（ω）から軸受ころ（軸受１のころ部）の固有角振動数Ωを算出する。本実施形態では、ステップ１０３で演算された合算比 f（ω）より、予め設定した軸受ころの発生角振動数範囲内にてf（ω）＝閾値となる点、角振動数 ωlow，ωhigh を割り出す。そして、割り出された角振動数 ωlow，ωhigh 中点を求め、これを固有角振動数Ω〔＝（ωlow＋ωhigh ）／２〕とする（図５参照）。
【００１４】
最後にステップ１０５では、ステップ１０４で算出された軸受ころの固有角振動数Ωから軸受予圧を推定し、この推定された予圧（予圧推定値）が予め定められた範囲（予圧規定範囲）内、通常は予圧規格内にあるかどうかを判定する（図６参照）。
上記軸受予圧の推定は、予め実験等によって決められた軸受予圧と固有角振動数Ωとの相関係数（図６中の直線イ）によって行われる。
判定結果は、解析装置１３の表示器等の出力手段に出力され、外部に報知される。一例として、予圧推定値が予圧規格内にあれば予圧（固有角振動数Ω）ＯＫなるメッセージが、予圧推定値が予圧規格内になければ予圧ＮＧなるメッセージが、解析装置１３の表示器に表示される。
本実施形態において、ステップ１０２〜ステップ１０５の処理は解析装置１３が行っている。
【００１５】
上述した実施形態によれば、第１，第２加速度センサ１１ａ，１１ｂからの各回転振動情報に対して高速フーリエ変換を行い各々周波数応答関数Ｇ（ω）に変換後に次のような処理によって軸受１の予圧を判定するようにした。すなわち、上記の各周波数応答関数Ｇ（ω）の実数部の絶対値の大きさＧnR（ω）と、実数部と虚数部とを含めた周波数応答関数の絶対値の大きさＧnR（ω）との合算比 f（ω）を演算する。そして、この合算比による軸受ころの固有角振動数Ωに基づいて軸受１の予圧を判定するようにして、同予圧判定をノイズ成分の影響を抑えて行うことを可能とした。
したがって、デフ軸受等の軸受１の組付けにおけるような大きな軸受の予圧についても、その予圧が予め定められた範囲（予圧規格等）内にあるかどうかを容易に判定できる。
【符号の説明】
【００１６】
１，１ａ，１ｂ：軸受、２：回転軸、１１：加速度センサ、１２：高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ）、１３：解析装置、Ｇ（ω）：周波数応答関数、ＧnR（ω）：周波数応答関数Ｇ（ω）の実数部の大きさ、Ｇn（ω）：周波数応答関数Ｇ（ω）の実数部と虚数部とを含めた大きさ、f（ω）：ＧnR（ω）とＧnR（ω）との合算比、Ω：固有角振動数。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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